ለምን Fresnel ዞን

Fresnel ዞን - ድምፅ ወይም የብርሃን ሞገድ የወለል ድምፅ diffraction ውጤቶች ወይም የብርሃን ስሌቶች ለመወጣት ይህም ወደ ቦታዎች ናቸው. ይህ ዘዴ ለመጀመሪያ 1815 O.Frenel ውስጥ ተግባራዊ ነበር.

ታሪካዊ መረጃ

ኦገስቲን-Zhan Frenel (10.06.1788-14.07.1827) - የፈረንሳይ የፊዚክስ. እሱም አካላዊ ኦፕቲክስ መካከል ባህሪያት በማጥናት ሕይወቱን ያደረ. በተጨማሪም በ 1811 ውስጥ ሠ Malus ተጽዕኖ ሥር በቅርቡ, ፊዚክስ ማጥናት በተናጥል ጀመረ ኦፕቲክስ መስክ ላይ የሙከራ ምርምር ፍላጎት ሆነ. 1814 ላይ ጣልቃ መርህ "አስቻላቸው", እና በ 1816 ውስጥ ያደረግኩት እና የአንደኛ ደረጃ ማዕበል ውስጥ ጣልቃ ጽንሰ-ሐሳብ አስተዋውቋል ይህም Huygens መካከል ታዋቂ መርህ, ታክሏል. 1818 ላይ ያደረገውን ሥራ ላይ መገንባት, እሱ ንድፈ እያደገ ብርሃን diffraction ነው. እርሱ ጫፍ እስከ diffraction ከግምት ልማድ, እንዲሁም እንደ ክብ ቀዳዳ አስተዋወቀ. ብርሃን ጣልቃ ገብነት ያለውን biprism እና bizerkalami ጋር የተካሄደ ሙከራዎች, አሁን አንጋፋዎች,. 1821 ላይ ወደ 1823 ውስጥ ክብ እና ሞላላ እናትኩር ተከፈተ, የብርሃን ሞገድ transverse ተፈጥሮ እውነታ አረጋግጧል. እሱም ሞገድ ውክልና chromatic እናትኩር, እንዲሁም አውሮፕላን መሽከርከር መሠረት ላይ ገልጿል ብርሃን እናትኩር መካከል እና birefringence. በ 1823 ውስጥ, እሱ ጨረር እና ሕጎች አቋቋመ የብርሃን ነጸብራቅ በሁለቱ ብዙኃን መካከል ቋሚ ጠፍጣፋ ወለል ላይ. ጁንግ ጋር አብሮ ሞገድ ኦፕቲክስ ፈጣሪ ይቆጠራል. እንደ መስተዋት ወይም Fresnel biprism Fresnel እንደ በርካታ ጣልቃ መሣሪያዎች, ልጅ የፈጠራ ውጤት ነው. ይህ የወደብ አብርኆት የሆነ በመሰረቱ አዲስ መንገድ መስራች ይቆጠራል.

ጽንሰ ትንሽ

ማንኛውም ቅርጽ አንድ ቀዳዳ ለማግኘት እና በአጠቃላይ ያለ የሚቻል Fresnel diffraction ወስን. ይሁን እንጂ, የአዋጭነት እይታ ነጥብ ጀምሮ አንድ ክብ ቀዳዳ ቅርጽ ውስጥ ለማከም የተሻለ ነው. በዚህ ሁኔታ ውስጥ, ወደ ብርሃን ምንጭ እና ምሌከታ ነጥብ ማያ አውሮፕላን, perpendicular ነው እና ቀዳዳ መሃል በኩል የሚያልፍ አንድ መስመር ላይ መሆን አለበት. እንዲያውም Fresnel ዞን ውስጥ ማንኛውም ወለል ያለውን በኩል የብርሃን ሞገድ ይሰብራል. ለምሳሌ ያህል, equiphase ወለል. ይሁን እንጂ, በዚህ ሁኔታ ውስጥ ደግሞ ለጥ ዞን ቀዳዳ ለመስበር አመቺ ይሆናል. ይህ እኛ ክትትል በዘፈቀደ ቁጥሮች ጋር ደግሞ እኛን ብቻ ሳይሆን የመጀመሪያው Fresnel ዞን ራዲየስ ለመወሰን ያስችላቸዋል, ነገር ግን ይህም የአንደኛ ደረጃ የጨረር ችግሮች, እንመልከት.

ቀለበቶች መጠን ለመወሰን ያለው ተግባር

የ ለጥ ጉድጓድ ወለል ብርሃን ምንጭ (ነጥብ C) እና ታዛቢ (ነጥብ ሸ) መካከል ነው ብሎ ማሰብ መጀመር. ይህ መስመር CH, perpendicular ነው. CH ክፍል ወደ ክብ ቀዳዳ ማዕከል (ነጥብ ሆይ!) በኩል ያልፋል. ግባችን በመሆኑ ጸደ ወደ ዘንጉ, የ Fresnel ዞን ቀለበቶች መልክ ይሆናል. አንድ ውሳኔ አንድ የዘፈቀደ ቁጥር (ሜ) ጋር በእነዚህ ክበቦች ውስጥ ራዲየስ ያለውን ውሳኔ E ንዲቀንስ ይደረጋል. ከፍተኛው ዋጋ በዞኑ ያለውን ራዲየስ ይባላል. ይህ ማለትም, ተጨማሪ ግንባታ ማድረግ አስፈላጊ ነው ችግሩን ለመፍታት: ምሌከታ ነጥብ እና ብርሃን ምንጭ በቀጥታ መስመር ክፍሎች ደጃፍ ላይ በአውሮፕላን ውስጥ የዘፈቀደ ነጥብ (ሀ) መምረጥ እና ማገናኘት. ውጤቱም አንድ ማዕዘን ሳን ነው. በሳን መንገድ አብሮ ታዛቢ ወደ ከደረሱ ብርሃን ማዕበል, መንገድ CH ይወስዳል ዘንድ አንዱን ይልቅ ረጅም መንገድ ማለፍ እንዲችሉ ከዚያም ይህን ማድረግ ይችላሉ. ይህ ሞገድ ደረጃዎች ያለውን ምሌከታ ነጥብ ላይ ሁለተኛ ምንጮች (ሀ እና መ) ከ አልፈዋል ናቸው መካከል ያለውን መንገድ ልዩነት CA + አንድ-CH ልዩነት የሚወስን መሆኑን ያመለክታል. ይህ ዋጋ ጀምሮ በዚያ ነጥብ ላይ ታዛቢ ያለውን ቦታ, እና በኃላ ብርሃን ጫና ጋር በማያያዝም ጣልቃ ሞገድ ይወሰናል.

የመጀመሪያው ራዲየስ ስሌት

እኛ መንገድ ልዩነት ግማሽ ብርሃን የሞገድ ርዝመት (λ / 2) ጋር እኩል ነው ከሆነ, ወደ ብርሃን antiphase ውስጥ በተመልካች ወደ መምጣት እንደሆነ እናገኛለን. ይህ መንገድ ልዩነት 2 / λ ያነሰ ይሆናል ከሆነ, ብርሃን ተመሳሳይ ዙር ላይ ይመጣል የሚል ድምዳሜ ላይ ይችላል. ይህ ሁኔታ CA + አንድ-SN≤ λ / 2, ትርጉም በማድረግ, ነጥብ አንድ የመጀመሪያው ቀለበት ውስጥ የሚገኝበት ሁኔታ; ማለትም ይህ የመጀመሪያው Fresnel ዞን ነው. በዚህ ሁኔታ ውስጥ, ወደ ክበብ መንገድ ልዩነት ድንበር ብርሃን ግማሽ ወደ የሞገድ ርዝመት ጋር እኩል ነው. በመሆኑም በዚህ ቀመር P ₁ ይወከላል የመጀመሪያው ዞን ራዲየስ, _{ለመወሰን.} መንገድ ልዩነት / 2 λ ጋር የሚጎዳኝ ጊዜ, ይህ ክፍል O ኤ ጋር እኩል ይሆናል. የ ርቀት (አብዛኛውን ጊዜ ልክ እንደ የሚል የወል ተደርገው) የ በከፍተኛ CO ቀዳዳ ዲያሜትር መብለጥ ከሆነ በዚያ ሁኔታ ውስጥ, የመጀመሪያው ዞን የጆሜትሪ ራዲየስ ያለውን ከግምት የሚከተለውን ቀመር በ ይገለጻል: P ₁ = √ (λ * CO + ኦሃዮ) / (CO + ኦሃዮ).

Fresnel ዞን ራዲየስ ስሌት

በቀጣይነት ቀለበቶች ውስጥ radii እሴቶች ለመወሰን ቀመር ተመሳሳይ ብቻ ነው የሚፈለገው ዞን ቁጥር ታህታዊ ታክሏል ከላይ ከተብራራው ናቸው. ዱካ ልዩነት በዚያ ሁኔታ እኩልነት ውስጥ ይሆናል: CA + አንድ-SN≤ ሜትር * λ / 2 ወይም CA + AH-CO-ON≤ ሜትር * λ / 2. / (CO + ኦሃዮ) = ₁ P √m P _ሜትር = √ (* λ * CO + OH ሜትር): ይህ ቁጥር "ሜትር» ጋር የሚፈለገውን አካባቢ ራዲየስ የሚከተለውን ቀመር የሚወስን ይከተላል

ወደ መካከለኛ ውጤቶችን ጠቅለል

ይህ መታወቅ ይችላል ሰበር ሰቅ - _ሜትር ተመሳሳይ ስፋት ያለው ኃይል አቅርቦት ወደ ሁለተኛ ብርሃን ምንጭ መካከል መለያየት, n = π * R ² _ሜትር - π * R ² _ሜትር-1 = π * ₁ P ² = P _1. ትርጉም በ ከጎረቤት ቀለበት መንገድ ልዩነት ብርሃን ግማሽ የሞገድ ርዝመት ጋር እኩል ይሆናል; ምክንያቱም Fresnel ዞኖች ጎረቤት ከ ብርሃን, ተቃራኒ ምዕራፍ ላይ ይመጣል. ይህ ውጤት Generalizing, እኛም በዚያው አካባቢ ላይ ቀለበት ሰበር ማለት ነበር ክበቦች ላይ ጕድጓድ ሰበር (ጎረቤት ጀምሮ እንዲህ ያለ እንደሆነ ብርሃን ቋሚ ዙር ልዩነት ጋር ታዛቢ ይደርሳል) ብለን መደምደም. ይህ የተጨመረ በቀላሉ ችግር እርዳታ ጋር መሆኑ ነው.

አንድ የአውሮፕላን ማዕበል ለ Fresnel ዞን

መፈራረስ እኩል አካባቢ ቀጭን ቀለበቶች ውስጥ አካባቢ የመክፈቻ እንመልከት. እነዚህ ክበቦች ሁለተኛ ብርሃን ምንጮች ናቸው. የታዛቢው እያንዳንዱን ቀለበት ከ ብርሃን ሞገድ መምጣት ያለው amplitude, በግምት ተመሳሳይ. በተጨማሪም ነጥብ H ላይ አጠገብ ክልል ከ ዙር ልዩነት ደግሞ ተመሳሳይ ነው. ቅስት - በዚህ ሁኔታ ውስጥ, ታዛቢ ላይ ውስብስብ amplitudes አንድ ክበብ አንድ ነጠላ ውስብስብ አውሮፕላን ቅጽ በከፊል ታክሏል ጊዜ. በዚሁ ጠቅላላ amplitude - አንድ ነክተዋል. አሁን ግምት እንዴት የችግሩን ሌሎች መለኪያዎች ጠብቆ ሳለ ወደ ጉድጓድ ራዲየስ ለውጥ ሁኔታ ውስጥ amplitude መካከል ማጠቃለያ ላይ መለወጥ ንድፍ. በዚህ ጉዳይ ላይ ከሆነ ቀዳዳ ንድፍ ማከል ክፍል circumferentially የቀረበ ነው, የታዛቢው አንድ ብቻ ዞን ይከፍታል. የመጨረሻው ቀለበት ያለውን amplitude ወደ ማዕከላዊ ክፍል አንድ ማዕዘን π ዘመድ, ማለትም በ ዞሯል ነው. ኬ የመጀመሪያው ዞን ያለው መንገድ ልዩነት, እኩል ትርጉም, በ / 2 λ ዘንድ. ይህ ማዕዘን π amplitude ግማሽ ዙሪያ ይሆናል ማለት ይሆናል. ዜሮ - በዚህ ሁኔታ ውስጥ, ምሌከታ ነጥብ ላይ እነዚህን እሴቶች ድምር ዜሮ ነው አኮርድ ርዝመት. ሦስት ቀለበቶች ይከፈታል ከሆነ, ከዚያም ስዕል በጣም ላይ ግማሽ ክብ እና ይወክላል. ቀለበቶች አንድ እንኳ ቁጥር ታዛቢ የሰጠው ነጥብ ውስጥ ያለው amplitude ዜሮ ነው. እና ሲጠቀሙ ሁኔታ ውስጥ አንድ ጎዶሎ ቁጥር ክበቦች, ይህም ከፍተኛ ዋጋ እና በተጨማሪ amplitudes መካከል ውስብስብ አውሮፕላን ውስጥ ዲያሜትር ርዝመት ጋር እኩል ይሆናል. ከላይ ዓላማዎች ሙሉ በሙሉ Fresnel ዞኖች መካከል ክፍት ዘዴ ናቸው.

በተለይ ጉዳዮች በተመለከተ በአጭሩ

ከስንት ሁኔታዎች እንመልከት. አንዳንድ ጊዜ, Fresnel ዞኖች መካከል የክፍልፋይ ቁጥር የሚጠቀሙ ችግር ግዛቶች ለመፍታት. በዚህ ሁኔታ ውስጥ, ወደ ግማሽ ቀለበት ሥር የመጀመሪያ ዞን ግማሽ አካባቢ የሚወክሉ ይሆናሉ ይህም ለሩብ ክበብ ጥለት, ይገነዘባሉ. በተመሳሳይ ሌላ ማንኛውም የክፍልፋይ እሴት ይሰላል. አንዳንድ ጊዜ ሁኔታ ቀለበቶች አንዳንድ የክፍልፋይ ቁጥር የተዘጋ ሲሆን ብዙ ክፍት መሆኑን ይጠቁማል. እንዲህ ያለ ሁኔታ ውስጥ, የመስክ ቬክተር ጠቅላላ amplitude ሁለቱ ተግባራት መካከል amplitudes መካከል ያለውን ልዩነት ሆኖ ይገኛል. ሁሉም ዞኖች ክፍት ሲሆኑ, ከዚያም የብርሃን ሞገድ መንገድ ላይ ምንም ዓይነት እንቅፋት, ስዕል የሆነ ጥምዝምዝ እንደሚመስል የለም. እርስዎ ሲከፍቱ ቀለበቶች ከፍተኛ ቁጥር መለያ ወደ ታዛቢ ነጥብ ወደ ብርሃን ምንጭ እና ሁለተኛ ደረጃ ምንጭ አቅጣጫ መፍሰስ ላይ ጥገኛ መውሰድ ያለበት, ምክንያቱም ይንጸባረቅበታል. እኛ ከፍተኛ ቁጥር ጋር ዞን ከ ብርሃን ትንሽ amplitude እንዳለው እናገኛለን. ማዕከል ማግኘት Helix የመጀመሪያ እና ሁለተኛ ቀለበቶች መሃል ዙሪያ ላይ ነው. ስለዚህ ሁሉም የሚታይ አካባቢ ክፍት በአንድ በመጀመሪያው ዲስክ ውስጥ ይልቅ ሁለት ጊዜ ያነሰ ነው ባለበት ሁኔታ ውስጥ በመስክ amplitude, እና እኛነታችንን አራት ጊዜ ይለያያል.

Fresnel diffraction ብርሃን

ይህንን ቃል ማለት ነው ነገር እንመልከት. Fresnel diffraction ሁኔታ ይባላል, ጊዜ ቀዳዳ በኩል በርካታ አካባቢዎች ይከፍታል. እኛ ቀለበቶች ብዙ በመክፈት ከሆነ, ከዚያ ይህን አማራጭ መሆኑን ኦፕቲክስ ወደ approximation ውስጥ ከሚያመጣቸው ነው, ችላ ይችላል. የ በኩል ቀዳዳ በከፍተኛ የታዛቢው ያነሰ ከአንድ ዞን ለ ተከፈተ ነው ባለበት ሁኔታ, ይህ ሁኔታ ይባላል Fraunhofer diffraction. እሱ የብርሃን ምንጭ እና ታዛቢ ያለውን ነጥብ ቀዳዳ በቂ ርቀት ላይ ናቸው ከሆነ እርካታ ለማግኘት ይቆጠራል.

በዞኑ የታርጋ ሌንስ ንፅፅር እና

የታዛቢው ላይ የበለጠ amplitude ጋር ብርሃን ሞገድ ነው እያለ, ሁሉም ጎዶሎ ወይም ሙሉ በሙሉ እንኳን Fresnel ዞን ከዘጉ. ውስብስብ አውሮፕላን እያንዳንዱ ቀለበት ግማሽ ክብ ይሰጣል. ስለዚህ ክፍት ግራ ከሆነ ጎዶሎ ዞኖች, ከዚያም ጠቅላላ ብቻ "ከታች እስከ" አጠቃላይ amplitude አስተዋጽኦ ይህም ክበቦች ግማሾችን, የሚያድጉት ይሆናል. ክፍት ቀለበቶች ብቻ አንድ ዓይነት, ዞን ወጭት ተብሎ ውስጥ ያለውን ብርሃን ሞገድ, መንገድ ላይ ያለውን መሰናክል. የ ታዛቢ ላይ ብርሃን እኛነታችንን በተደጋጋሚ የወጭቱን ላይ ብርሃን እኛነታችንን አልፏል. ይህ እያንዳንዱ ክፍት ቀለበት ብርሃን ሞገድ ተመሳሳይ ዙር ውስጥ በተመልካች ወደ ተጠቁሟል ነው እውነታ ምክንያት ነው.

ተመሳሳይ ሁኔታ አንድ ሌንስ ጋር ብርሃን በማተኮር ጋር ተመልክተዋል ነው. ይህም, ሳህኖች በተለየ መልኩ ምንም ቀለበቶች ዝግ አይደሉም, እና የዞን ሳህን የተዘጋ እንደሆነ ክበቦች π * (+ 2 π * ሜትር) በ ደረጃ ውስጥ ብርሃን ያነሳሳቸዋል. በዚህም ምክንያት, ብርሃን ማዕበል ውስጥ amplitude በእጥፍ ነው. ከዚህም በላይ, የሌንስ በአንድ ቀለበት ውስጥ ናቸው ወንፈል ዙር በፈረቃ ተብዬዎች አያስቀርም. አንድ ቀጥ ያለ መስመር ክፍል ውስጥ እያንዳንዱ ዞን ለ ግማሽ ዙሪያ ያለውን ውስብስብ አውሮፕላን ላይ ያሳድገዋል. በዚህም ምክንያት, π ጊዜ በ amplitude ይጨምራል, እና መላው ውስብስብ አውሮፕላን የሚያድጉት ሌንስ በቀጥተኛ መስመር ወደ ገሃድ.